第十二章-钢结构施工测量

第十二章-钢结构施工测量

广州歌剧院钢结构安装施工方案第十二章钢结构施工测量

验合格证备查。配备仪器和工具如下表：

第十二章钢结构施工测量

12.1钢结构测量总体思路

1、本工程钢屋盖异型复杂空间壳体结构，整个测量重点在于连接主、次梁的铸钢节点空间

位置和球型支座位置的精确定位，即在空间的轴线和高程测量，采用高精度全站仪对铸钢节点进

行空间三维坐标控制；采用高精度激光经纬仪和水准仪对球型支座的平面位置进行测量控制。

2、对于主舞台承重桁架和各区域附属的栅顶结构安装测量，利用已安装好的结构和总的测

量控制网在各自区域内建立相对的测量控制网，控制点设立在砼楼板上，用全站仪进行测量

控制网的建立，然后用激光经纬仪和水准仪进行安装测量控制。

12.2主要测量内容

本工程钢结构主要测量工作内容包括：钢柱预埋件安装测量；球型支座安装精度测量；超大型

复杂铸钢节点的空间位置控制；钢结构现场拼装测量控制主舞台承重桁架和劲性钢柱测量控制，各

区域附属栅顶安装测量控制和各部位的校正测量监控等。

12.3测量前的准备工作

12.3.1基本资料准备

对总包或业主提供的外围控制网、基准点、进行复核，并经现场移交后形成记录,保留相应

资料建立技术档案。

12.3.2施工测量的技术资料12.4

钢结构测量控制网建立

工程测量规范（GB50026—93）；建筑变形测量规程（JGJ/T3—97）；钢结构施工

验收规范（GB50205—2001）；广州歌剧院施工图和钢结构深化设计图。

本工程歌剧院（大石头）和多功能厅（小石头）钢结构测量控制网主要有球型支座安装、钢屋盖安装、主舞台顶部承重桁架安装和各区域栅顶结构安装所需的测量控制网，每个控制网均包

12.3.3测量人员配备含轴线和标高控制基准点。

由于本工程测量的难度和工作量都非常大，为确保本工程优质高速的完成，钢结构测量人员计划配备8人。

根据规划部门提供的首级控制点和土建施工的测量控制网，采用全站仪在通视条件下进行测点加密布置钢结构测量控制网。

球型支座安装的测量控制网设在外围四周，轴线和标高控制基准点设在±0.000平台上，轴

线控制点间距为27～35m ,标高控制点设在控制网的四个角，此控制网也为钢结构主控制网。

钢屋盖安装的测量控制网根据主控制网在建筑物内部引测加密点，建立二级控制网，二者共同构成屋盖安装的测量控制网。在测量过程中，根据屋盖铸钢节点的具体位置，在建筑物混凝土

12.3.4测量仪器、工具准备楼盖上建立相应的区域性测量控制网。

测量仪器、工具必须准备齐全，其中全站仪、经纬仪、水准仪、大盘尺等重量仪器、工具必主舞台顶部承重桁架安装的测量控制网主要利用屋盖安装时建立的二级控制网，并通过全站

- 99 -

各区域栅顶结构安装的测量控制网利用根据主控制网在建筑物内建立的二级控制网。

透明塑料薄片，中

间空洞便于点位标示。

雕刻环形刻度。

第一次接收激光点。

蒙上薄片使环形刻度与

光斑吻合

通过塑料薄片中间

空洞捕捉第一个激光点

在激光接收靶上。

分别旋转铅直仪90°、

180°、270°用上述同样的

方法捕捉到四个激光点

取四次激光点的几何中

心即为本次投测的真正点位

位置。

说明：建筑物四周为主测量控制网，内部为三等控制网。

12.4.1 轴线基准点组的建立

2、激光点穿过楼层时需在浇筑砼前预留200x200的孔洞，浇筑砼后测放引线至各楼层。做

法示意如下：

根据测量导线控制网，用全站仪和激光铅直仪进行钢结构安装定位和校正测量，并在相应楼

层面测设轴线控制点。经闭合、复测、平差、后精度达到规范范围内时作好标记和记录. 12.4.2

高程水准点组的建立

考虑到基础沉降和建筑物压缩变形的实时监控需要，在建筑物外围远离沉降影响的范围外布

置一闭合水准路线。该路线共由四个水准点组成，作为全部标高测量的基准。

用水准仪引测各区域标高控制点到固定建筑物（砼柱）上，做+1.000M标高线，并用油漆做

好标记，标高控制点的引测采用往返观测闭合的方法。

12.4.3轴线控制点引测及竖向传递

1、制作激光捕捉辅助工具，提高点位捕捉的精度，减少分阶段引测累积误差。示意如下：

- 100

-

±0.000m 楼面点位做法及保护穿过功能楼层做法

说明：将钢板用胶水粘贴在砼楼面上然

后打上样冲眼标示中心点位置。

说明：浇筑砼后木盒不拆除以防楼面

垃圾物堵塞孔洞。对点时用麻线绷紧在小

铁钉上以便找准中心点，用完后将麻线拆

除，以免堵塞激光孔。

12.4.4 高程控制点的竖向传递

12.5 球型支座安装测量技术

对于标高控制点的竖向传递，有两种方法可供选择，比较如下：

球型支座安装测量主要为安装前的平面轴线和标高定位测量以及就位后的校正测量，主要采 用全站仪、经纬仪和水准仪进行测放，安装之前在支座底板和顶板上标好中线，其测量步骤为：

复核锚栓轴线位置和标高→埋件顶板安装测量定位（主要为标高控制）→球型支座定位轴线 测放→支座标高复测。

12.6

屋盖安装测量技术

Z (目标高度)

钢屋盖安装测量主要包括：临时支撑胎架安装定位与校正、铸钢节点安装定位与校正、主次 梁安装校正。

1、临时支撑胎架安装定位与校正测量

通过测量控制网，用全站仪和激光铅直仪投放出临时胎架底部的就位轴线和标高，并做好墨 线标识，待胎架搭设后用两台经纬仪对其进行垂直度校正，用大盘尺和水准仪对顶部的标高进行

测量。使胎架的垂直度和标高符合规范和铸钢节点安装定位要求。

2、铸钢节点安装定位与校正测量

本工程测量工作的重点就是铸钢节点安装定位与校正测量，它关系着整个屋盖的最终成型，

H

由于每个节点上有 5～8 个连接主梁的分枝，各分枝的位置处于三维空间状态，这构成了铸钢节 H O(基准标高)

点形态各异，空间位置各异，因此必须采用三维坐标控制法实现铸钢节点的安装定位与校正工作。

（1）铸钢节点定位采用三维坐标测量，坐标精度要求非常高，必须配置高精度全站

仪，本 工程拟选索隹 set510 全站仪作为主要测量仪器，并配反射薄膜贴片。

选择全站仪进行高程传递，其具体方法示意如下：

H=h0+z1+z2

a

说明:

当仪器架设在a 30度的锥形范围 内时,均可保证高程的精确传递.

后视标高h 0

全站仪标高基准点垂直引测示意图

（2）铸钢节点定位与校正测量流程

在测量的过程中先得把大地坐标换算建筑坐标，使铸钢节点的换算坐标统一。利于测量控制

计算，工程资料的记录、检查。

三维坐标换算与标识→控制点位引测→节点定位装置测量→铸钢节点校正测量。

三维坐标换算与标识：利用在铸钢节点深化设计时建立的三维模型，根据节点中心的

三维坐

方法 项目 钢 尺 全 站 仪 综合改正

温度、拉力、尺长改正

仪器自动改正 引测原理 钢尺精密量距 三角高程测量 数据处理 人工计算

程式化自动处理 误差分析

系统误差（客观因素） 偶然误差（人为因素） 累积误差（人为因素）

系统误差（客观因素）

计算式

H=H0+ΔH Z = H0+ΔH+LSin α 比较结论

过程繁琐、累积误差大

简便、快捷、精度高

H (目标高度)

H 0(后视标高)

吊钢尺

H

(需改正)

重锤 阻尼液

示意图

z 2

z 1

索隹 set510

角度测量精度：2”

测距精度：1mm+1ppm/3.0 秒

标值，换算节点下部和分枝端部的上下表面处三维坐标值。铸钢节点表面上测量点的选取，要遵

循以下三个基本原则：①端口向内300mm；②点位尽量在同一个可视平面内，点与点之间距离

尽量拉大；③每个铸钢节点分枝表面应选取不少于3个以上且不在同一直线上的点。

点位选取在铸钢节点端口向内300mm，是钢结构焊接后位置偏差测量的需要。如点位临近端

口，焊接过程中金属熔化或焊后打磨可能会将点位破坏去除，使焊接后的偏差难于测定比较。

在制造过程中，经三维坐标检测仪检查后，对选取的测点打上样冲眼，如下图示：

测，将测得的数据直接在全站仪上进行数据改正。

铸钢节点测量方式见下图：

节点上表面定位点节点下表面定位点

控制点位引测：由于钢屋盖下方的各区域混凝土结构顶部高度相差较大，使得铸纲节点处于

悬空，而且铸钢节点也不在同一个平面上，相互高差较大，因此为便于节点定位和校正测量，

需根据主测量控制网在混凝土楼顶上或临时支撑胎架上设置测量控制点，作为测量后视点。节

点定位装置测量：在每个临时支撑胎架上方设置节点定位装置，装置安装测量采用经

纬仪

和水准仪进行轴线和标高测量；而与铸钢节点接触的限位器顶面的位置采用全站仪进行三维坐标

进行控制，该接触面的三维坐标以铸钢节点下表面定位点的坐标值为依据进行确定。

铸钢节点校正测量：铸钢节点安装就位后，采用全站仪进行测量校正，观测节点表面定位点

的三维坐标是否与事先确定的值相吻合，随着千斤顶或丝杆等器具的调节动作，逐步完成节点校

正测量。校正测量分两步：即节点就位校正测量和主梁安装就位后对节点的复核测量。

（3）铸钢节点三维坐标测量要点

①在楼面或相邻的临时支撑胎架上架设全站仪，在节点上表面测量点上安放自配的手持式小

棱镜；而在节点下表面测量点上，贴反射薄膜贴片，膜片中心与节点上十字中心重合，因膜片厚

度＜1mm，全站仪数据面板显示的Z坐标读数即为该点的实际数值，省略了反射棱镜垂直对中和

铸钢节点测量测量示意图

3、主次梁安装校正测量

该部分测量主要为主次梁的地面拼装和高空安装中的测量。

（1）主次梁拼装时，用经纬仪在拼装平台上测放出梁中线和轮廓投影线，并作好墨线标识，

安上定位器；用水准仪进行拼装胎架抄平。

（1）梁和次梁的安装校正测量，主要是用水准仪、线锤、钢卷尺等器具对梁跨中和梁端垂

直度、标高、梁间距进行测量。

Z坐标值换算的麻烦12.7顶部承重桁架安装测量技术

②在同一点上，全站仪每次架设高度不可能一致，也没规律可寻，若用钢尺量取仪器中心的

高度，则误差较大，不能满足精度要求，因此在正式施测前，对一个已知高程点作Z向坐标的比

1、主要控制项目为直线度（侧向弯曲），垂直度（局部扭曲）、起拱度（钢桁架加载前所设

计的合理的反变形量）。

N：12.7304

θ：0.9866

Z：6.1474

2、拼装中，用水准仪测量桁架平面标高，通过千斤顶、楔铁等工具的调整，实现桁架直线

度和扭曲在规范要求内。

3、安装就位后，利用靠尺对桁架上下弦跨中和端部中心线平移500mm，采用经纬仪和线锤测量上下弦跨中、两端的侧向弯曲和垂直度，并通过缆风绳或刚性支撑调节；用水准仪测量下弦跨中和两端的标高，并通过千斤顶装置的调节实现桁架的下挠度满足设计要求。

12 .8 主舞台劲性钢柱的安装测量技术

主舞台劲性钢住测量的主要控制项目为轴线、标高和垂直度。

钢柱吊装前，在钢柱柱脚和对接口的四个表面上做好中线标识，以此作为钢柱轴线对中基准线，在钢柱上标出离楼层结构标高+1.000m标高线。

利用土建施工建立的测量控制网，用经纬仪和水准仪对劲性柱柱脚进行轴线和标高的

测放，通过设置定位装置和调节器，作好钢柱基础节的安装定位工作。

在以后逐节安装钢柱中，用两台经纬仪在钢柱相互垂直的方向上对其垂直度进行测量校正，用水准仪和钢卷尺进行竖向高程传递和柱标高控制。

12.9 栅顶结构安装测量

栅顶结构安装测量主要控制钢梁轴线位置、梁顶面标高和梁间距。同过钢屋盖安装建立的测量控制网，用经纬仪、水准仪和钢卷尺等器具进行测量。

12.10 钢结构安装误差消除措施

12.10.1 误差来源及危害分析

在正常情况下钢结构安装误差来源于：构件在吊装过程中因自重产生的变形、因日照温差造成的缩胀变形、因焊接产生收缩变形。结构由局部至整体形成的安装过程中，若不采取相应措施，对累积误差加以减小、消除，将会给结构带来严重的质量隐患。

12.10.2 钢结构安装误差消除具体办法

针对以上分析，消除安装误差，应当从安装工艺和施工测控两方面采取以下措施：

1、安装过程中，构件应采取合理保护措施。

由于在安装过程中，细长、超重构件较多,构件因抵抗变形的刚度较弱，会在自身重力的影响下，发生不同程度的变形。为此，构件在运输、倒运、安装过程中，应采取合理

保护措施，如布设合理吊点，局部采取加强抵抗变形措施等，来减小自重变形，防止给安装带来不便。

2、在构件测控时，节点定位实施反三维空间变形。

钢构件在安装过程中，因日照温差、焊接会使细长杆件在长度方向会有显着伸缩变形。从而影响结构的安装精度。应此，在上一安装单元安装结束后，通过观测其变形规律，结合具体变形条件，总结其变形量和变形方向，在下一构件定位测控时，对其定位轴线实施反向预偏，即节点定位实施反三维空间变形，以消除安装误差的累积。